El Hubble detecta que el universo podría estar expandiéndose más rápidamente de lo esperado

Los astrónomos que usan el telescopio espacial Hubble de la NASA han descubierto que el universo se expande de un 5 % al 9 % más rápido de lo esperado.

“Este sorprendente hallazgo puede ser una pista importante para la comprensión de esas misteriosos partes del universo que conforman el 95 por ciento de todo y no emiten luz, como la energía oscura, materia oscura, y la radiación oscura”, dijo el líder del estudio y Premio Nobel Adam Riess del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins.

Los resultados aparecerán en un próximo número de la revista The Astrophysical Journal.

El equipo de Riess hizo el descubrimiento de una refinada tasa de expansión actual del universo con una precisión sin precedentes, lo que reduce la incertidumbre a sólo el 2,4 por ciento. El equipo hizo los refinamientos mediante el desarrollo de técnicas innovadoras que mejoraron la precisión de las mediciones de distancias a las galaxias lejanas.

El equipo buscó galaxias que contienen estrellas Cefeidas y las supernovas de tipo Ia. Las cefeidas pulsan a tasas que corresponden a su verdadero brillo, que puede ser comparado con su brillo aparente visto desde la Tierra para determinar con precisión su distancia. Las supernovas de tipo Ia, otra vara cósmica de uso común, son explosiones de estrellas que estallan con el mismo brillo y son lo suficientemente brillante como para ser vistas desde distancias relativamente largas.

Mediante la medición de alrededor de 2.400 estrellas cefeidas en 19 galaxias y comparando el brillo observado de ambos tipos de eventos, se puede medir con precisión su verdadero brillo y distancias en galaxias lejanas.

El equipo comparó esas distancias con la expansión del espacio, medido por el estiramiento de la luz de galaxias que se alejan. El equipo utilizó estos dos valores para calcular qué tan rápido el universo se expande con el tiempo, o la constante de Hubble.

El valor de la constante de Hubble mejorado es de 73,2 kilómetros por segundo por megaparsec. (A megaparsec es igual a 3,26 millones de años luz.) El nuevo valor de la distancia entre los objetos cósmicos se duplicará en otros 9,8 millones de años.

Esta calibración refinada presenta un rompecabezas, debido a que no se ajusta exactamente con la velocidad de expansión previsto para el universo observado poco después del big bang. Las mediciones de la luminiscencia residual del Big Bang por Wilkinson Microwave Anisotropy Probe de la NASA (WMAP).

“Si sabemos las cantidades iniciales de la materia en el universo, como la energía oscura y la materia oscura, y tenemos la física correcta, entonces se puede pasar de una medición en el momento, poco después del big bang y utilizar ese conocimiento para predecir cómo de rápido se expandió el universo “, dijo Riess. “Sin embargo, si esta discrepancia se mantiene, parece que podemos no tener el entendimiento correcto, y cambia lo grande que la constante de Hubble debería ser hoy en día.”

La comparación de la tasa de expansión del universo con WMAP, Planck, y el Hubble es como construir un puente, explicó Riess. En la orilla distante son las observaciones del fondo de microondas cósmicas del universo temprano. En la orilla cerca se encuentran las mediciones realizadas por el equipo de Riess ‘utilizando el Hubble.

“Se empieza en dos extremos, y se tiene previsto reunirse en el centro si todos los datos de la derecha y sus medidas son correctas”, dijo Riess. “Pero ahora los extremos no son exactamente adecuados para estar en el medio y quieren saber por qué.”

Hay algunas explicaciones posibles para el exceso de velocidad del universo. Una posibilidad es que la energía oscura, ya se sabe que está acelerando el universo, puede estar empujando galaxias unas de otras con mayor o creciente resistencia.

Otra idea es que el cosmos contuviera una nueva partícula subatómica en su historia temprana que viajaba cerca de la velocidad de la luz. Tales partículas rápidas se conocen colectivamente como “radiación oscura” e incluyen partículas previamente conocidos como los neutrinos. Más energía de radiación oscura adicional podría arrojar los mejores esfuerzos para predecir la tasa de expansión actual de su trayectoria después de la gran explosión.

El aumento en la aceleración también podría significar que la materia oscura posee algunas características extrañas e inesperadas. La materia oscura es la columna vertebral del universo sobre el cual las galaxias se construyen a sí mismos en las estructuras a gran escala observados en la actualidad.

Y, por último, el universo más rápido puede estar diciendo a los astrónomos que la teoría de la gravedad de Einstein está incompleta.

“Sabemos muy poco acerca de las partes oscuras del universo, que es importante para medir la forma en que empuja y tirar del espacio sobre la historia cósmica,” dijo Lucas Macri de la Universidad Texas, un colaborador clave en el estudio.

Las observaciones del Hubble fueron hechas con la cámara de gran campo (WFC3), y se llevaron a cabo por el equipo de SH0ES, que trabaja para perfeccionar la precisión de la constante de Hubble con una precisión que permita obtener una mejor comprensión del comportamiento del universo.

El equipo SH0ES sigue utilizando el Hubble para reducir la incertidumbre en la constante de Hubble aún más, con el objetivo de alcanzar una precisión del 1 por ciento. Los telescopios actuales, tales como el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea y futuros telescopios como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el observatorio infrarrojo de amplio campo de infrarrojos del telescopio espacial (WFIRST), también podrían ayudar a los astrónomos a tomar mejores mediciones de la expansión del universo.

Antes de que Hubble fuera lanzado en 1990, las estimaciones de la constante de Hubble variaban en un factor de dos. El equipo SH0ES ha reducido la incertidumbre en el valor de la constante de Hubble en un 76 por ciento desde el inicio de su misión en 2005.

Documento de investigación: http://arxiv.org/abs/1604.01424

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.